天然气管道冰堵的成因及防治措施
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摘 要：随着近年来我国天然气管道建设的迅速发展，天然气在国民生产生活中越来越重要。但北方地区冬季天气寒冷，天然气管道及设备容易发生冰堵现象。天然气管道冰堵极易损坏生产管线上的设备设施，影响正常的输气生产工作。
随着近年来我国天然气管道建设的迅速发展，天然气在国民生产生活中越来越重要。但北方地区冬季天气寒冷，天然气管道及设备容易发生冰堵现象。以泰青威天然气管道青岛分输站为例，目前站内的设计分输压力都在10MPa左右，实际分输压力也在7MP左右，而通过调压阀调压后给下游用户的分输压力一般都在1.0～4.0MPa之间，一般情况下天然气分输压力每下降1MPa，天然气的温度就要降低3～5℃，如果天然气水露点较高，在冬季运行情况下，天然气管道就极易发生冰堵，导致生产运行工作无法正常进行，同时也将直接影响到下游用户的生产和生活。因此，预防与解决天然气管道、设备冰堵问题至关重要。
一、冰堵成因及危害
1.冰堵的成因
1.1管道中本身就存在大量的水，在低温环境下冻结成冰。在管道施工过程管道水压试验后，管道吹扫和干燥不彻底，致使管道内存在大量水分，另外天然气开采后脱水不够彻底，也会夹带一定量的水分，水加上低温环境就会形成冰堵。
1.2天然气水合物的形成。形成水合物的首要条件是天然气中含水，且处于过饱和状态，甚至有液态游离水存在；其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。天然气在通过阻力件（如节流阀、调压器、排污阀等）时，气体遇到压力突变引起温度的急剧降低，甚至发生冰冻现象，尤其在冬季运行过程中，管线输送介质温度低，节流效应加剧，降温明显，极易产生天然气水合物，堵塞阀门和其他工艺设备。
1.3调压装置本身缺陷、设备疏于保养。以前设备冰堵易出现在调节阀、引压管等部位。但在近两年设备运行过程中也存在着由于装置本身缺陷，设备维护保养不到位及天气原因间接造成的设备冰堵问题。例如调压撬工作调压阀执行机构与阀门之间的联轴器密封不严，导致黄油进水在冬季发生结冰，阀杆在提升、下降的过程中受阻，阀门开度无法调整；还有某些工作调压阀电动头结构存在缺陷，例如阀杆与阀座环有缝隙，在室外温度极低的情况下雪水顺着阀杆流入阀座环内瞬间结冰，造成阀杆被卡无法活动的情况。
2.冰堵的主要危害
2.1易堵塞管道，增大管线的压差，减少天然气的输量甚至使分输中断，直接影响到下游民用、商业和工业用气。
2.2易造成易损件的损坏。例如过滤器滤芯的细小网孔堵塞，滤芯在差压的作用下发生变形扭曲；监控调压阀膜片破裂、穿孔；调压撬引压管堵塞变形等。
2.3解冻后还没来得及融化的冰块，在二次开阀分输时，在压力作用会撞击管道或设备，有可能造成管道、设备的位移，给输气运行埋下安全隐患。
二、冰堵的预防措施
1.脱除天然气中的水汽
即对天然气进行干燥、分离，然后再送入输气管道。
2.加密设备排污频次
例如对分离器、计量撬、阀门、引压管、仪表阀等设备的排污，排除管道内的液态水分，降低天然气的水露点，尤其在冬季生产运行情况下，更要加密设备排污，及时排除管道和设备中的水合物等。
3.降低天然气的运行压力，提高下游用户压力，减小调压前后的压差
4.提高天然气运行温度
在易发生冰堵的设备或管线加电伴热带，例如调压装置和装置前后管段及引压管；调压之前加装电加热设备，如水套式加热炉等，使升温的天然气在调压后的温度可以保持在水露点以上。水套式加热炉目前在输气站场应用广泛，优点为自动化程度高，操作简单方便，但是耗能量较大。
5.向天然气管线中加入化学制剂，降低水合物的形成温度
6.加强设备维护保养，及时整改设备缺陷
例如有些工作调压阀执行机构与阀门之间的联轴器虽是免维护的，但入冬前还应检查联轴器的密闭性，必要时加注或更换黄油；对易产生积水的阀门部位加装有机玻璃防护罩，防止这个部位进水，减少因雨雪天气而发生设备冰堵的机率。
三、解堵措施
1.加热解堵法
即在已形成冰堵的部位浇淋热水或者采用蒸汽加热车进行蒸汽加热解堵。通过加热，使天然气的温度保持在水合物形成的平衡温度以上，破坏天然气水合物的形成条件，达到水合物分解。实践证明加热解堵法对于解除局部管段和输气设备的冰堵有比较好的效果。
2.放空降压解堵法
在形成水合物堵塞的输气管段，可将部分气体经过放空管线放空，使压力短时间降低，压力降低时水合物的形成温度就会降低，当水合物形成温度低于此时的天然气温度时，生成的水合物立即分解并自管壁脱落被气流带出。当管线温度低于0℃时，不宜采用降压法解除冰堵，因为会引起再次冰堵，形成“双塞”，在此种情况下，应在降压解堵的同时，向管内注入水合物抑制剂。放空降压解堵法对于消除大面积冰堵有良好效果。
3.加抑制剂解堵法
即向堵塞管段注入抑制剂（如甲醇），利用抑制剂大量吸收水分，直接与水合物接触，使水合物不稳定发生分解得到清除。注入抑制剂解堵后，管道内留有凝析水和抑制剂，需要及时通过排水设施将其排出管外。加抑制剂解堵法虽然效果明显，但甲醇是有毒物质，在进行注醇操作时需要采取必要的安全防护措施。
四、小结
天然气站场在冬季运行期间，输气管道及设备冰堵是重要的安全隐患，具有很大的危害性。为避免冰堵的发生，应结合各分输站的实际情况制定防冰堵应急预案；加强站内排污，排除管线内的积水和杂质；同时加强生产现场员工责任心，认真执行日常巡检制度，时刻监测压力温度变化情况和调压装置电伴热的运行情况。以便于及时发现与处理事故隐患，把引起冰堵的隐患消灭在萌芽状态中，确保输气安全平稳运行。
作者简介：姓名：梁鹏飞，出生年月：1985年1月，性别：男，籍贯（精确到市）：河北省廊坊市，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：天然气输送。